Самодельная паровая турбина своими руками

Паровая турбина — как сделать своими руками. Жми!

Именно такое оборудование работает на ТЭЦ и электростанциях. Правда, для некоторых мастеровых людей не составляет особой трудности сделать их аналоги скромных размеров в домашних условиях.

Принцип функционирования

Схема работы паровой турбины. (Для увеличения нажмите)

• Дело в том, что паровая турбина по большому счету это часть специального механизма, основная задача которого преобразование энергии пара в электрическую или тепловую.
• Технологически весь процесс выглядит следующим образом:

1. При сжигании различных видов топлива в топке вода превращается в пар.
2. При дальнейшем перегреве пара до 435 ºС и давлении 3.43 МПа пар по трубам передается на турбину, где при помощи особых частей происходит его равномерное распределение по соплам.
3. С сопел пар подается на специальные лопатки изогнутой формы, что крепятся на валу, из-за этого они вращаются, в результате чего кинетическая энергия трансформируется в механическую.
4. Вал генератора является «электродвигателем» наоборот и вращается при помощи ротора турбины, и это позволяет вырабатывать электричество.
5. Далее пар в конденсаторе при контакте с холодной водой опять превращается в воду, которую насосы снова закачивают на разогрев.

Для этих целей будет использоваться обычная консервная банка, проволока из алюминия, кусочек жести, и крепежные материалы.

Перечисленные материалы позволят сделать задуманное дома, не применяя для этих целей специальное оборудование и инструмент. Данная турбина будет наглядно демонстрировать превращение энергии пара в электричество.

Процесс изготовления

После этого крепится полоска на другое отверстие, крыльчатка закрепляется лопастями напротив трубки.

Сооружение крепят на проволочную подставку, берут шприц с водой и ее заполняют, а снизу зажигают сухое топливо. Из трубки будет вырываться струя пара, что приведет в движение импровизированный ротор.

Правда, мощности такой турбины ни на что не хватит, поскольку кпд ее очень низкий. Она может рассматриваться только в качестве макета для того, чтобы понять принцип работы оборудования.

Изготовление небольшого генерирующего устройства электроэнергии своими руками

С кулера следует снять электрический двигатель и установить на одной оси с крыльчаткой.

Полученное устройство следует монтировать в круглом алюминиевом корпусе. За основу берется крышка чайника, а точнее ее диаметр.

В его дне проделывают отверстие, куда при помощи паяльника монтируется трубка, из которой делают змеевик. Противоположный конец трубки следует подвести к лопаткам крыльчатки, благодаря чему конструкция и работает.

Змеевик – это наиболее важная часть всего устройства. Для его изготовления лучше использовать проволоку из меди, правда с учетом малой толщины и постоянным перегревом она имеет небольшой срок эксплуатации. Поэтому, оптимально в устройство ставить нержавеющую трубку.

Залив воду в чайник и поставив его на плиту замечаем, что при закипании образуется пар, энергии которого хватит для зарядки мобильного телефона или работы светодиодной лампочки.

Характерно, что в домашних условиях подобная электростанция может использоваться, как игрушка, поскольку ввиду малой мощности электричества его не хватит для работы оборудования или бытовой техники.

Стоит отметить: если вы отправляетесь в многодневный поход и возьмете с собой данное оборудование, то по достоинству сможете оценить все плюсы, которые оно дает. Например, вы сможете подзарядить аккумулятор мобильного телефона, фотоаппарата или других гаджетов.

К сожалению, дома сооружение паровой турбины, мощность которой будет порядка 500 Вт и более очень сложно и сопряжено с большими денежными затратами.

Смотрите видео, в котором опытный пользователь демонстрирует возможности и устройство паровой турбины, изготовленной своими руками:

С чего начать?

Для тюнинга подходит далеко не любая машина

Важно обязательно обращать внимание на состояние авто. Лучше разобрать автомобиль до основания. Главная проблема – это коррозия

Нужно понимать, что металл на автомобилях от «АвтоВАЗа» достаточно тонкий, и высокие нагрузки ему противопоказаны. Стоит приложить серьезную нагрузку, и ржавый металл буквально порвет

Главная проблема – это коррозия. Нужно понимать, что металл на автомобилях от «АвтоВАЗа» достаточно тонкий, и высокие нагрузки ему противопоказаны. Стоит приложить серьезную нагрузку, и ржавый металл буквально порвет.

Начать следует с замены металла в моторном отсеке на более мощный. Когда все неисправности кузова отремонтированы, можно продолжить тюнинг дальше. Если автомобиль куплен специально для тюнинга, то первым делом нужно заставить его двигаться в стоковом состоянии. Далее меняют электропроводку, приводят в хорошее состояние двигатель или же меняют его на шестнадцатиклапанный. Также проводят ревизию тормозной системы и трансмиссии.

Это и есть первый пункт, с которого начинается инструкция по турбированию. Когда железо вернулось в идеальное, близкое к заводскому состояние, можно продолжить дальше. Тем более мы уже достаточно знаем об оборудовании для туробонаддува.

Как работает паровая турбина?

В сущности, паровые турбины являются составной частью сложной системы, призванной преобразовать энергию топлива в электричество, иногда – в тепло.

На данный момент этот способ считается экономически выгодным. Технологически это происходит следующим образом:

• твердое или жидкое топливо сжигается в паровой котельной установке. В результате рабочее тело (вода) обращается в пар;
• полученный пар дополнительно перегревается и достигает температуры 435 ºС при давлении 3.43 МПа. Это необходимо для того, чтобы добиться максимального КПД работы всей системы;
• по трубопроводам рабочее тело доставляется к турбине, где равномерно распределяется по соплам с помощью специальных агрегатов;
• сопла подают острый пар на изогнутые лопатки, закрепленные на валу, и заставляет его вращаться. Таким образом, кинетическая энергия расширяющегося пара переходит в механическое движение, это и есть принцип действия паровой турбины;
• вал генератора, представляющего собой «электродвигатель наоборот», вращается ротором турбины, в результате чего вырабатывается электроэнергия;
• отработанный пар попадает в конденсатор, где от соприкосновения с охлажденной водой в теплообменнике переходит в жидкое состояние и насосом снова подается в котел на прогрев.

Чтобы не допускать снижения эффективности работы, на валу ротора располагается максимальное расчетное число лопаток. При этом между ними и корпусом статора обеспечивается наименьший зазор посредством специальных уплотнений. Простыми словами, чтобы пар «не крутился вхолостую» внутри корпуса, все зазоры минимизируются. Лопатка сконструирована таким образом, чтобы расширение пара продолжалось не только на выходе из сопла, но и в ее углублении. Как это происходит, отражает рабочая схема паровой турбины:

Следует отметить, что рабочее тело, чье давление после попадания на лопатки снижается, после рабочего цикла в первом блоке не сразу попадает в конденсатор. Ведь оно еще располагает достаточным запасом тепловой энергии, а потому по трубопроводам пар отправляется во второй блок низкого давления, где снова воздействует на вал посредством лопаток другой конструкции. Как показано на рисунке, устройство паровой турбины может предусматривать несколько таких блоков:

1 – подача перегретого пара; 2 – рабочее пространство блока; 3 – ротор с лопатками; 4 – вал; 5 – выход отработанного пара в конденсатор.

Для справки. Скорость вращения ротора генератора может достигать 30 000 об/мин, а мощность паровой турбины – до 1500 МВт.

Важные моменты работы с турбированным двигателем

• чтобы турбированный двигатель служил долго, его перед каждой поездкой следует тщательно прогревать на низких оборотах как минимум в течение 2 минут;
• масло, заливаемое в турбокомпрессор, должно быть качественным. Да, оно стоит дорого, однако экономия в этом случае ни к чему хорошему не приведёт;
• необходимо регулярно контролировать состояние как воздушных, так и масляных фильтров автомобиля, так как даже незначительное загрязнение этих элементов может нанести двигателю непоправимый ущерб;
• следует помнить, что турбированный двигатель нуждается в обкатке. Его нельзя подвергать серьёзным нагрузкам до тех пор, пока он не пройдёт как минимум 2 тыс. километров. Всё это время давление в компрессоре не должно превышать отметку в 0.6 бар;
• мотор с компрессором не стоит глушить сразу. Лучше дать ему возможность поработать на холостых оборотах как минимум одну минуту. Это остудит турбину;

Несмотря на ряд минусов, после установки турбокомпрессора водителя ждут перемены к лучшему. У мотора не только увеличится мощность, но и серьёзно снизится «прожорливость», так как в турбированной машине около 30% несгоревшего бензина не выбрасывается в атмосферу, а используется повторно

Так что при соблюдении вышеперечисленных мер предосторожности водитель не только сможет ездить быстрее, но ещё и неплохо сэкономит

Установка турбины своими руками – это один из самых эффективных способов улучшить динамические и скоростные показатели вашего автомобиля. Благодаря установке турбокомпрессора (турбонаддува) вы сможете увеличить мощность своего транспортного средства, что будет чувствоваться практически сразу. Не существует таких водителей, которые не хотели бы хоть немного улучшить характеристики своего железного товарища.

Подобные желания и заставляют автомобилистов проводить установку нагнетателя на машину. Своими руками или нет – это зависит от вашего финансового положения и наличия свободного времени. Данная процедура не из дешевых, поэтому единственное, на чем вы сможете сэкономить, не подвергнув свое здоровье риску из-за покупки дешевых деталей, это услуги автомехаников. О том, как провести установку турбокомпрессора на ВАЗ, Шевроле или любой другой автомобиль, пойдет речь в нашей статье.

Исходя из вышеуказанного, вы, наверное, уже успели догадаться, что турбонаддув или турбина – это неплохой способ увеличить мощность двигателя вашего автомобиля, не увеличивая при этом его «аппетит». Теперь давайте разберемся с устройством турбины.

Так выглядит конструкция турбины автомобиля

Хотелось бы отметить, что используя турбину, вы окажете пользу для окружающей среды. Эта польза состоит в том, что работа механизма основывается на использовании выхлопных газов, из которых турбина потребляет энергию.

Попадая на крыльчатку турбины, отработанные газы заставляют ее раскручиваться. Это и приводит в движение располагающиеся на том же валу лопасти компрессора.

К преимуществам турбокомпрессора стоит отнести:

• возможность увеличения мощности двигателя от 25 до 40 процентов;
• оказание пользы для окружающей среды;
• установить агрегат можно практически на любой автомобиль;
• выполнять данную операцию можно без помощи специалистов.

Благодаря вращательным движениям лопастей в цилиндрах двигателя начинает нагнетаться воздух. Это и обогащает топливную смесь под искусственным наддувом. В результате сгорания обогащенного топлива мощность двигателя увеличивается.

Единственным минусом данной системы, кроме ее стоимости, является сильное нагревание, что происходит в результате сгорания большого количества топлива и нагнетаемого кислорода. Результатом такого перегрева может стать и взрыв турбины, но разработчики сумели решить данную проблему. Все оказалось довольно просто – установка интеркуллера на турбокомпрессор, который играет роль обычного радиатора.

Подходящие двигатели

Проще всего сделать турбо ВАЗ на базе 16-клапанного агрегата. Он отличается достаточно простой конструкцией и за счет этого так же прост в тюнинге и обслуживании

И самое важное – он идеально подойдет для автоспорта, так как при минимальных затратах способен выдавать достаточную мощность

Старые моторы, оснащенные карбюраторной системой питания, подобному тюнингу практически не поддаются. Но некоторые умельцы все-таки строят турбо ВАЗ-2106. 8- клапанные инжекторные моторы подошли бы для гражданской эксплуатации, однако в автоспорте нужна и важна каждая лошадиная сила. Специалисты в автотюнинге рекомендуют использовать именно 16-клапанные двигатели ВАЗ.

Как снять турбину?

Чтобы поменять турбину своими руками, предварительно ее надо демонтировать. Процедуру снятия можно выполнить в гаражных условиях.

Что понадобится?

Перед тем, как снять турбину, для выполнения задачи подготовьте:

• набор отверток с крестовым и плоским наконечником, желательно разной длины,
• набор гаечных ключей,
• ключи трещотка на 1/2 и 1/4, желательно с удлинителями,
• жидкость WD-40.

Алгоритм действий

Если автомобилю больше пяти лет, за день до процедуры демонтажа все крепежные гайки и болты рекомендуется обработать средством WD-40.

Речь идет об элементах крепления турбины к коллектору. Это позволит облегчить процедуру демонтажа.

Процесс снятия выполняется так:

1. Отключается электросеть машины. Для этого в моторной отсеке от АКБ отсоединяются клеммы.
2. Для выполнения работ надо обеспечить свободный доступ к агрегату. Турбина располагается между двумя коллекторами выпускным и впускным. Если машина заднеприводная, то агрегат установлен справа от мотора. Если автомобиль оборудован передним приводом, то искать турбину надо слева от силового агрегата.
3. Производится демонтаж всех компонентов и узлов, которые могут мешать снятию турбины. Здесь надо ориентироваться на конструктивные особенности ДВС. Демонтажу могут мешать генераторное устройство, батарея либо резервуар системы обмыва лобового стекла. Производится снятие креплений и демонтаж этих элементов.
4. Турбины современных автомобилей оборудуются множеством контроллеров. Речь идет о датчике контроля температура газов, контроллере давления, исправности агрегата и т. д. Перед демонтажем агрегата надо произвести отключение этих устройств от бортовой сети, сняв разъемы. Если этого не сделать, можно повредить проводку.
5. Выполняется отсоединение патрубков охладительной системы, а также магистралей системы смазки картриджа турбины. При отключении рекомендуется промаркировать шланги, чтобы не перепутать их при дальнейшем монтаже. Надо произвести демонтаж или отключить магистраль слива моторной жидкости из полости картриджа в картер силового агрегата.
6. Следующим этапом будет демонтаж турбокомпрессорного агрегата. Он может фиксироваться на аппайпе, даунпайпе либо блоке силового агрегата. Сначала выполняется демонтаж участка магистрали, которая идет на выхлопную трубу. При выполнении задачи нельзя потерять уплотнительные элементы и гайки.
7. Затем выполняется отсоединение верхней магистрали, она демонтируется немного проще. По этому шлангу сжатый воздушный поток подается на силовой агрегат, поэтому температуры в этой магистрали ниже. В результате состояние болтовых соединений лучше.
8. Если турбина фиксируется на блоке, то надо открутить и это крепление. После этого агрегат отсоединяется от коллекторного узла и демонтируется.

Канал Ремонт своими руками Audi Q7, A6, VW рассказал о демонтаже турбины на примере автомобилей Ауди и Фольксваген.

4 Эксплуатация машины с турбонаддувом

Когда удалось успешно установить турбину, ее обладатели замечают положительную перемену – меньшее потребление топлива. Треть переработанного бензина не выбрасывается наружу, загрязняя окружающую среду, а качественно используется. Наблюдается существенное сокращение вибрации двигателя.

Чтобы модернизированная машина прослужила дольше, необходимо до поездки прогревать мотор, а после на несколько минут оставлять его на холостых оборотах. Для полноценного охлаждения и смазки турбины нужно использовать качественное масло, следить за сменой воздушных фильтров, за герметичностью маслопровода. Если соблюдать эти простые правила, установленный турбонаддув прослужит долго и не раз порадует своего обладателя!

Источник

В каких случаях необходимо оборудование турбонаддувом

Многие автовладельцы желают оборудовать свою машину турбокомпрессором для увеличения мощностных характеристик. Современные авто, укомплектованные двигателями с большим количеством лошадиных сил, такой модернизации не требуют.

К такому шагу идут владельцы отечественных машин, не отличающихся особой мощностью. Рационально оборудовать турбокомпрессором малолитражки. Даже незначительный прирост лошадиных сил в их двигателях будет заметен и придаст им лучший разгон, улучшится динамика их работоспособности. Что придаст большей уверенности при обгоне другого транспорта в условиях скоростных трасс.

Паровая турбина с конденсатом

Конденсационные устройства и паровые турбины Лосев С. М. описывал в своей книге, выпущенной в 1964 году. Издание содержало теорию, конструкцию и эксплуатацию паровых установок, а также конденсационных агрегатов.

Турбинная установка, которая находится в котле, имеет три среды — вода, пар и конденсат. Эти три вещества образуют между собой некий замкнутый цикл

Тут важно отметить, что в такой среде во время преобразования теряется достаточно малое количество пара и жидкости. Чтобы компенсировать небольшие потери, в установку добавляют сырую воду, которая перед этим проходит водоочистительное устройство. В этом агрегате жидкость подвергается воздействию различных химикатов, основное предназначение которых в удалении ненужных примесей из воды

В этом агрегате жидкость подвергается воздействию различных химикатов, основное предназначение которых в удалении ненужных примесей из воды.

Принцип работы в таких установках следующий:

• Пар, который уже отработал и обладает пониженным давлением и температурой, попадает из турбины в конденсатор.
• При прохождении этого участка пути имеется большое количество трубок, по которым непрерывно качается охлаждающая вода при помощи насоса. Чаще всего эта жидкость берется из рек, озер или прудов.
• В момент соприкосновения с холодной поверхностью трубки отработавший пар начинает образовывать конденсат, так как его температура все еще выше, чем в трубах.
• Весь скопившийся конденсат постоянно поступает в конденсатор, откуда он непрерывно откачивается насосом. После этого жидкость передается в деаэратор.
• Из этого элемента вода снова поступает в паровой котел, где превращается в пар, и процесс начинается сначала.

Кроме основных элементов и простого принципа работы, имеется пара дополнительных агрегатов, таких как турбонаддув и подогреватель.

Основные неисправности и их причины

Как показывает практика эксплуатации, всего можно выделить две основные причины поломок – некачественное или несвоевременное ТО.

Если же по плану производить технический осмотр, то турбина будет работать долго и без особых нареканий со стороны автолюбителей.

Итак, на сегодня можно выделить несколько основных признаков и причин выхода из строя турбины:

1. Появление синего дыма из выхлопной трубы в момент повышения оборотов и его отсутствие при достижении нормы. Основная причина такой неисправности – попадание масла в камеру сгорания из-за течи в турбине.

2. Черный дым из выхлопной трубы — свидетельствует о сгорании топливной смеси в интеркулере или нагнетающей магистрали. Вероятная причина – повреждение или поломка системы управления ТКР (турбокомпрессора).

3. Дым из выхлопной трубы белого цвета свидетельствует о забитости сливного маслопровода турбины. В такой ситуации может спасти только чистка.

4. Чрезмерный расход масла до одного литра на тысячу километров

В этом случае нужно обратить внимание на турбину и наличие течи. Кроме этого, желательно осмотреть стыки патрубков

• 5. Динамика разгона «притупляется». Это явный симптом нехватки воздуха в двигателе. Причина – нарушение работы или поломка системы управления ТКР (турбокомпрессор).
• 6. Появление свиста на работающем двигателе. Вероятная причина – утечка воздуха между мотором и турбиной.
• 7. Странный скрежет при работе турбины часто свидетельствуют о появлении трещины или деформации в корпусе узла. В большинстве случаев при таких симптомах ТКР долго не «живет» и дальнейший ремонт турбины может оказаться неэффективным.

• 8. Повышенный шум в работе турбины может стать причиной засорения маслопровода, изменение зазоров ротора и задевание последнего о корпус турбокомпрессора.
• 9. Увеличение токсичности выхлопных газов или расхода топлива часто говорит о проблемах с поставкой воздуха к ТКР (турбокомпрессору).

Читайте про другие причины дыма из выхлопной трубы.

Устройство ротора турбины

Каждый ротор помещается в корпус цилиндра. Показатели давления на сегодняшний день они могут достигать 300 МПа, так что корпус данных устройств выполняется двустенным. Это помогает уменьшить разность давления на каждый из них, что позволяет уменьшать толщину каждой из них. Кроме того, это помогает упростить процесс затяжки фланцевых соединений, а также дает возможность турбине при необходимости быстро изменить показатель своей мощности.

Обязательным является наличие горизонтального разъема, который предназначен для легкого процесса монтажа внутрь корпуса, а также должен обеспечивать быстрый доступ к уже установленному ротору, во время проведения ревизии или ремонта. Когда осуществляется непосредственный монтаж турбины, то все плоскости разъемов нижних корпусов монтируются специальным образом. Чтобы упростить данную операцию, принято считать, что все горизонтальные плоскости соединены в одну общую.

Когда в дальнейшем наступает момент монтажа валоповоротного устройства паровой турбины, то его помещают в уже имеющийся горизонтальный разъем, что обеспечивает его центровку. Это необходимо для того, чтобы избежать ударения ротора о статор во время вращения. Такой дефект может привести к довольно серьезной аварии на объекте. Из-за того, что пар внутри турбины характеризуется очень высокой температурой, а вращение ротора происходит на масляных пленках, температура масла должна быть не более чем 100 градусов по Цельсию. Это значение подходит как по требованиям пожаробезопасности, так и соответствует наличию определенных смазочных свойств у материала. Для того чтобы добиться таких показателей, вкладыши подшипников выносятся за корпус цилиндра. Их размещают в специальных точках — опорах.

Достоинства и недостатки

Турбинный привод электродвигателя устраняет основные недостатки механических турбокомпрессоров.

• Отсутствует лаг, так как электромотор может обеспечить очень высокую скорость раскрутки ротора.
• Отсутствует турбояма, обусловленная недостатком отработанных газов, так как в таком случае нехватку энергии компенсирует электромотор.
• Электродвигатель позволяет сохранить наддув при переходных процессах подобно антилагу без негативных эффектов последнего.
• Это обеспечивает обширный диапазон работы и равномерный крутящий момент.
• Некоторые типы данных механизмов способны генерировать электричество, снижая нагрузку на генератор и сокращая расход топлива.
• Возможна рекуперация потерянной энергии, как это реализовала Ferrari в двигателе «Формулы-1».
• Электро-турбины работают в более щадящих условиях и на меньших оборотах (100 тыс. вместо 200-300 тыс.).

Однако данная технология имеет ряд недостатков.

• Большая сложность конструкции, включающей электродвигатель и контроллеры.
• Это обуславливает высокую стоимость.
• К тому же сложность конструкции сказывается на надежности.
• Ввиду большого количества конструктивных элементов (помимо турбины сюда входит электромотор, контроллеры, батарея) такие турбокомпрессоры намного больше и тяжелее обычных.

К тому же каждый тип электротурбин характеризуется специфическими особенностями.

Тип	EC	EAT	EST	TEDC вверх по потоку	TEDC вниз по потоку
Достоинства	Гибкость управления; гибкость компоновки; отсутствие инерции вала; отсутствие вестгейта; отсутствие противодавления	Компактность; малая мощность электромотора и инвертора; отсутствие вестгейта	Гибкость управления; гибкость компоновки; отсутствие инерции вала; отсутствие вестгейта	Простота установки; отсутствие инерции вала; малая мощность электромотора и инвертора; постоянное повышение производительности	Лучшая отзывчивость при переходных процессах; простота установки; малая мощность электромотора и инвертора; постоянное повышение производительности
Недостатки	Высокая мощность электромотора и инвертора; низкая эффективность	Необходимость дополнительного охлаждения; дополнительная инерция вала; предел ускорения наддува из-за противодавления	Высокая мощность электромотора и инвертора; потери энергии при конверсии; предел ускорения наддува из-за противодавления; необходимость дополнительного места для установки	Не очень быстрая отзывчивость при переходных процессах; необходимость дополнительного места для установки; низкая эффективность	Необходимость дополнительного места для установки; низкая эффективность

С точки зрения долговечности, по мнению IHI, электрические турбины будут эквивалентны механическим из-за работы в тех же условиях в более щадящем режиме с большей сложностью конструкции.